JP2008103309A - Secondary battery and method for manufacturing secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高出力化を図った二次電池に関し、特に低抵抗で大電流放電に適した集電構造を有する二次電池およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a secondary battery with high output, and more particularly to a secondary battery having a current collecting structure with low resistance and suitable for large current discharge, and a method for manufacturing the same.
近年、駆動用電源として用いられる二次電池は、重要なキーデバイスの一つとして、その開発が進められている。中でも、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン二次電池は、軽量、小型で高エネルギー密度であることから、携帯電話を始めとして民生用機器から電気自動車や電動工具の駆動用電源まで幅広く用いられている。最近では、特に、リチウムイオン二次電池が駆動用電源として注目され、高容量化・高出力化に向けた開発が活発化している。 In recent years, a secondary battery used as a driving power source has been developed as one of important key devices. Among these, nickel metal hydride storage batteries and lithium ion secondary batteries are light, small, and have a high energy density, and thus are widely used from consumer devices such as mobile phones to power sources for driving electric vehicles and power tools. Recently, in particular, lithium ion secondary batteries have been attracting attention as driving power sources, and development for higher capacity and higher output has been activated.
駆動用電源として用いられる二次電池は、大きな出力電流が要求される。このため、二次電池の構造、特に、集電構造に工夫を加えた二次電池が提案されている。 A secondary battery used as a driving power source is required to have a large output current. For this reason, secondary batteries have been proposed in which the structure of the secondary battery, in particular, the current collecting structure is modified.
例えば、電極面積を拡大するために、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回し、正極板及び負極板を、集電タブを介して集電板に溶接等で接合した集電構造が採用されている。しかしながら、このような集電構造は、集電タブの電気抵抗が大きく集電効率が悪いため、大きな出力電流が要求される駆動用電源に対応することは困難であった。 For example, in order to increase the electrode area, a current collecting structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound through a separator, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are joined to a current collector plate via a current collecting tab by welding or the like. It has been adopted. However, such a current collecting structure has a large electric resistance of the current collecting tab and has a poor current collecting efficiency, and thus it is difficult to cope with a driving power source that requires a large output current.
一方、正極板及び負極板を、全面に亘って集電板に接合したタブレス集電構造は、電気抵抗を小さくできるので、大電流放電に適しているが、タブレス集電を行うためには、正極板及び負極板の端部を、確実に集電板に接合する必要がある。 On the other hand, the tabless current collecting structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are joined to the current collecting plate over the entire surface can reduce the electric resistance, and is suitable for large current discharge. It is necessary to reliably join the ends of the positive electrode plate and the negative electrode plate to the current collector plate.
図１６は、特許文献１に記載された集電構造を示した図で、（ａ）は、集電板４０の断面図、（ｂ）は、正極板（または負極板）４１の端部を集電板４０に接合した状態の断面図である。
16A and 16B are diagrams showing the current collecting structure described in
図１６（ａ）に示すように、集電板４０の表面に、正極板（または負極板）４１の端部に対応する位置に、溝部４０ａが形成されており、この溝部４０ａに、正極板（または負極板）４１の端部を溝部４０ａ挿入し、集電板４０のうち溝部４０ａをなす部分を溶融することによって、図１６（ｂ）に示すように、正極板（または負極板）４１の端部が集電板４０に接合されている。
As shown in FIG. 16A, a
このような方法で形成された集電構造は、正極板（または負極板）４１の端部が、集電板４０との接合部４２において、集電板４０をなす金属で埋め込まれた状態で溶接されているので、正極板（または負極板）４１の端部を、確実に集電板４０に接合することができる。
The current collecting structure formed by such a method is such that the end of the positive electrode plate (or negative electrode plate) 41 is embedded in the metal forming the
しかしながら、上記方法では、正極板（または負極板）４１の電極群の配列に応じて、集電板４０に溝部４０ａを形成しなければならず、また、正極板（または負極板）４１の端部を、溝部４０ａに挿入するための位置合わせ技術が必要となる。その結果、製造工程が複雑になり、製造コストが高くなるという問題がある。
However, in the above method, the
特許文献２には、このような位置合わせが不要で、かつ簡単な方法で、正極板（または負極板）４１の端部を集電板４０に接合する方法が記載されている。
図１７は、特許文献２に記載された二次電池の集電構造を示した断面図である。図１７に示すように、正極板５１と負極板５２とが上下方向にずらした状態で、セパレータ５３を介して捲回され、セパレータ５３から突出した正極板５１及び負極板５２の端部５１ａ、５２ａが、集電板６０、６１に溶接により接合されている。ここで、正極板５１及び負極板５２の端部５１ａ、５２ａは、巻回軸芯方向（図面の上下方向）に押圧されることによって平坦部が形成されており、この平坦部が集電板６０、６１に溶接されている。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the current collecting structure of the secondary battery described in
このように形成された集電構造は、正極板５１及び負極板５２自身で形成された平坦部を集電板６０、６１に当接させて溶接しているので、位置合わせをすることなく、簡単な方法で、正極板５１及び負極板５２の端部を集電板６０、６１に接合することができる。
The current collecting structure formed in this way is welded by contacting the flat portions formed by the
しかしながら、上記方法は、二次電池の大容量・小型化を図る上で、以下のような課題がある。すなわち、正極板５１または負極板５２を構成する集電体が薄箔化されると、薄箔自身に機械的強度が得られないため、正極板５１または負極板５２を押圧しても、均一に折れ曲がった平坦部を形成することが困難になる。特に、リチウムイオン二次電池の正極板５１及び負極板５２を構成する集電体には、アルミニウムや銅が用いられるため、集電体の厚みが、例えば、２０μｍ程度以下になると、押圧により平坦部を形成することは極めて困難になる。また、押圧の際、正極板５１、負極板５２の端部(合剤未塗工部)５１ａ、５２ａに生じた歪みに起因して、集電体の合剤塗工部５１ｂ、５２ｂから、合剤が剥離したり破断したりする問題も生じる。
However, the above method has the following problems in increasing the capacity and size of the secondary battery. That is, when the current collector constituting the
正極板または負極板を構成する集電体が薄箔化されても、正極板または負極板の端部を集電板に接合することが可能な技術が、特許文献３に記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 describes a technique that can join the end of the positive electrode plate or the negative electrode plate to the current collector plate even if the current collector constituting the positive electrode plate or the negative electrode plate is thinned.
図１８は、特許文献３に記載された集電板７０の構成を示した斜視図である。図１８に示すように、平板形状の集電板７０の表面に、互いに反対向きに突出した第１の凸部７０ａ及び第２の凸部７０ｂが形成されており、正極板（または負極板）８０の端部を、第２の凸部７０ｂに当接した状態で、第１の凸部７０ａにエネルギーを照射することによって、第１の凸部７０ａ、集電板７０本体部の一部、及び第２の凸部７０ｂを溶融して、正極板（または負極板）８０の端部を、集電板７０に接合するというものである。
FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of the
このような方法で形成された集電構造は、正極板（または負極板）８０の端部を、集電板７０の第２の凸７０ｂに当接するだけで、集電板７０自身が溶融して生成された溶融部材によって、集電板７０に接合することができるので、正極板（または負極板）８０を構成する集電体が薄箔化されて機械的強度が弱くなっても、集電体に負荷をかけずに、正極板（または負極板）８０の端部を集電板７０に接合することができる。
特許文献３に記載された方法は、確かに、二次電池の大容量・小型化を図るために、正極板または負極板を構成する集電体が薄箔化された場合でも、正極板または負極板の端部を集電板に結合させることはできるが、この方法を量産工程に適用する場合、以下のような問題がある。
In the method described in
すなわち、特許文献３に記載された方法においては、溶融すべき第１の凸部７０ａ、集電板７０本体部の一部、及び第２の凸部７０ｂの体積が、平板形状の集電板７０本体部の体積に比して大きいため、例えば、第２の凸部７０ｂまで溶融させるような過剰なエネルギーが照射されると、第１の凸部７０ａ及び第２の凸部７０ｂに隣接する、熱容量の小さな集電板７０まで溶融してしまい、集電板７０の本体部の一部ごと溶け落ちてしまう。また、第１の凸部７０ａしか溶融しないような過小なエネルギーが照射されると、第２の凸部７０ｂまで溶融せず、溶接ができなくなる。さらに、正極板（または負極板）８０が当接していない集電板７０の部位では、集電板７０が溶融して生成された溶融部材が流れ込むところがないため、溶融部材自身の重さによって、集電板７０の本体部から分離して、落下してしまうおそれがある。
That is, in the method described in
このように、集電板７０に照射すべきエネルギーの制御が複雑になるため、量産工程に適用した場合、安定して正極板（または負極板）８０の端部を集電板７０に結合することが困難になる。また、溶融部材が落下すると、正極板（または負極板）８０の合剤塗工部等に損傷を与え、信頼性を低下させる要因ともなる。
As described above, since the control of the energy to be applied to the
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、安定した正極板（または負極板）と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to have a current collecting structure suitable for high-current discharge, which includes a junction between a stable positive electrode plate (or negative electrode plate) and a current collector plate. It is to provide a secondary battery.
本願発明者等は、特許文献３に記載された方法において、集電板（第１の凸部）に照射すべきエネルギーの制御が複雑になる要因が、溶融すべき部分の集電板の体積が、溶融されない集電板の本体部の体積に比して大きいことにあることに着目し、本発明における二次電池の集電板において、その主面の一部に、内側に間隙部を有する突出部を設けた構成を採用した。すなわち、本発明の二次電池における集電構造は、当該突出部が形成された集電板に、正極板（または負極板）の端部を当接した状態で、突出部を局所的に加熱して、正極板（または負極板）の端部と集電板とを溶接により接合した構成をなす。
The inventors of the present application, in the method described in
当該突出部は、その内側に間隙部を有しているため、溶融すべき部分の集電板の体積は、溶融されない集電板の本体部の体積とそれほど差がない。それ故、集電板（突出部）に照射すべきエネルギーの大きさを容易に決定することができる。 Since the protrusion has a gap on the inner side, the volume of the current collector plate to be melted is not so different from the volume of the main body of the current collector plate that is not melted. Therefore, it is possible to easily determine the magnitude of energy to be applied to the current collector plate (projection).
また、突出部が溶融して生成された溶融部材は、間隙部を通って正極板（または負極板）の端部に速やかに導かれるため、正極板（または負極板）端部の接合部を、均一かつ確実に溶接することができる。さらに、正極板（または負極板）が当接していない集電板の部位でも、突出部が溶融して生成された溶融部材は、間隙部内において界面張力により保持されるため、集電板からの落下を防ぐことができる。 In addition, the melted member generated by melting the protruding portion is promptly guided to the end of the positive electrode plate (or negative electrode plate) through the gap, so that the joining portion of the end of the positive electrode plate (or negative electrode plate) is Can be welded uniformly and reliably. Furthermore, the melted member produced by melting the protruding portion is retained by the interfacial tension in the gap portion even at the portion of the current collector plate where the positive electrode plate (or the negative electrode plate) is not in contact. Can prevent falling.
本発明に係わる二次電池の製造方法は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して配置された電極群を備えた二次電池の製造方法であって、少なくとも一方の極性の極板の端部が、多孔質絶縁層から突出した状態で正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して配置された電極群を用意する工程（ａ）と、一の主面に内側に間隙部を有する突出部が形成された集電板を用意する工程（ｂ）と、多孔質絶縁層から突出した極板の端部を集電板の他の主面に当接する工程（ｃ）と、突出部を局所的に加熱することによって極板の端部と集電板とを接合する工程（ｄ）とを有し、工程（ｄ）において、極板の端部は、突出部が溶融して生成された溶融部材によって集電板に溶接されることを特徴とする。 A method of manufacturing a secondary battery according to the present invention is a method of manufacturing a secondary battery including an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged via a porous insulating layer, and the electrode plate has at least one polarity. A step (a) of preparing an electrode group in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged via the porous insulating layer in a state in which the end portion protrudes from the porous insulating layer; A step (b) of preparing a current collector plate in which a protruding portion having a protrusion is formed, a step (c) of contacting an end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer with the other main surface of the current collector plate, A step (d) of joining the end portion of the electrode plate and the current collector plate by locally heating the protruding portion, and in the step (d), the protruding portion melts at the end portion of the electrode plate. It is welded to the current collector plate by the molten member generated in this manner.
なお、上記工程（ｄ）において、極板の端部は、突出部が溶融して生成された溶融部材が、間隙部を通り極板の端部に導かれることによって集電板に溶接されることが好ましい。 In the step (d), the end of the electrode plate is welded to the current collector plate by the molten member generated by melting the protruding portion being guided to the end of the electrode plate through the gap. It is preferable.
このような方法により、突出部が溶融して生成された溶融部材を、間隙部を通って極板端部に速やかに導くことができるので、極板端部の接合部を、均一かつ確実に溶接することができる。また、極板が当接していない集電板の部位でも、集電板が溶融して生成された溶融部材は、間隙部内において界面張力により保持されるため、集電板からの落下を防ぐことができる。これにより、安定した極板端部と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。 By such a method, the molten member generated by melting the protrusion can be quickly guided to the end of the electrode plate through the gap, so that the joint of the end of the electrode plate can be uniformly and reliably Can be welded. In addition, even at the part of the current collector plate where the electrode plate is not in contact, the melted member produced by melting the current collector plate is retained by the interfacial tension in the gap, thus preventing falling from the current collector plate Can do. Thereby, the secondary battery which has the junction part of the stable electrode plate edge part and a current collector plate, and has a current collection structure suitable for a large current discharge is realizable.
ある好適な実施形態において、上記突出部は、集電板の一の主面上を放射状に形成されている。ここで、電極群は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して捲回された構成をなしていることが好ましい。 In a preferred embodiment, the protrusions are formed radially on one main surface of the current collector plate. Here, the electrode group preferably has a configuration in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound through a porous insulating layer.
また、ある好適な実施形態において、上記突出部は、集電板の一の主面上を正極板及び負極板の積層方向に平行に形成されている。ここで、電極群は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して積層された構成をなしていることが好ましい。 In a preferred embodiment, the protruding portion is formed on one main surface of the current collector plate in parallel to the stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Here, the electrode group preferably has a configuration in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a porous insulating layer.
このような構成により、多孔質絶縁層から突出した極板端部が、突出部が集電板の一の主面上を延びる方向と概ね直交した状態で、集電板の他の主面に当接するため、極板端部を集電板に確実に溶接することができる。 With such a configuration, the end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer is placed on the other main surface of the current collector plate in a state where the protruding portion is substantially orthogonal to the direction in which the protruding portion extends on one main surface of the current collector plate. Because of the contact, the end of the electrode plate can be reliably welded to the current collector plate.
また、上記突出部は、平板からなる集電板をプレス加工することによって、間隙部を設けた状態で一体的に形成されていることが好ましい。これにより、内側に間隙部を有する突出部を容易に形成することができる。 Moreover, it is preferable that the said protrusion part is integrally formed in the state which provided the clearance gap by pressing the current collecting plate which consists of a flat plate. Thereby, the protrusion part which has a gap | interval part inside can be formed easily.
また、上記突出部は、該突出部の高さが、集電板の厚みよりも大きく形成されていることが好ましい。これにより、十分な量の溶融部材を極板端部の接合部に供給することができる。 Moreover, it is preferable that the said protrusion part is formed so that the height of this protrusion part is larger than the thickness of a current collecting plate. As a result, a sufficient amount of the melting member can be supplied to the joint at the end of the electrode plate.
また、上記突出部の内側に設けられた間隙部の幅は、集電板の厚み以下に形成されていることが好ましい。これにより、極板が当接していない集電板の部位でも、集電板が溶融して生成された溶融部材を、十分に大きな界面張力で間隙部内に保持することができる。 Moreover, it is preferable that the width | variety of the clearance gap provided in the inside of the said protrusion part is formed below in the thickness of a current collecting plate. As a result, the melted member generated by melting the current collector plate can be held in the gap with a sufficiently large interfacial tension even at the portion of the current collector plate where the electrode plate is not in contact.
また、上記突出部の内側に設けられた間隙部は、開口端において広くなっている、あるいは、開口端において狭くなっていることが好ましい。これにより、開口端の広狭に応じて、極板と集電板との接合部の幅及び深さを制御することができる。 Moreover, it is preferable that the gap | interval part provided inside the said protrusion part is wide at an opening end, or is narrow at an opening end. Thereby, the width and depth of the joint between the electrode plate and the current collector plate can be controlled according to the width of the opening end.
また、上記工程（ｃ）において、電極群の全ての極板端部は、集電体の一の主面に当接されることが好ましい。これにより、溶接時において、極板端部でスパークが発生するのを防止することができる。 Moreover, in the said process (c), it is preferable that all the electrode plate edge parts of an electrode group are contact | abutted by one main surface of an electrical power collector. Thereby, it can prevent that a spark generate | occur | produces at the electrode plate edge part at the time of welding.
また、上記工程（ｄ）において、少なくとも二以上の極板端部は、集電板の他の主面に形成された一の突出部が溶融して生成された溶融部材によって、集電板に溶接されることが好ましい。 Further, in the step (d), at least two or more electrode plate end portions are formed on the current collector plate by a melting member generated by melting one protrusion formed on the other main surface of the current collector plate. It is preferable to be welded.
本発明に係わる他の二次電池の製造方法は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して配置された電極群を備えた二次電池の製造方法であって、少なくとも一方の極性の極板の端部が、多孔質絶縁層から突出した状態で正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して配置された電極群を用意する工程（ａ）と、複数の貫通孔が形成された集電板を用意する工程（ｂ）と、多孔質絶縁層から突出した極板の端部を集電板の他の主面に当接する工程（ｃ）と、貫通孔に溶融金属を流入することによって、極板の端部と集電板とを接合する工程（ｄ）とを有し、工程（ｄ）において、極板端部は、貫通孔を通り極板端部に導かれた溶融金属によって集電板に溶接されることを特徴とする。なお、上記貫通孔の大きさは、集電板の厚み以下であることが好ましい。 Another method for producing a secondary battery according to the present invention is a method for producing a secondary battery comprising an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed via a porous insulating layer, and having at least one polarity. A step (a) of preparing an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged via a porous insulating layer with the end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer; and a plurality of through holes are formed. Preparing the current collector plate (b), contacting the end of the electrode plate protruding from the porous insulating layer with the other main surface of the current collector plate, and flowing molten metal into the through hole A step (d) of joining the end portion of the electrode plate and the current collector plate, and in step (d), the electrode plate end portion is led to the electrode plate end portion through the through hole. It is welded to the current collector plate by molten metal. The size of the through hole is preferably equal to or less than the thickness of the current collector plate.
このような構成により、貫通孔に流入した溶融金属を、貫通孔を通って極板端部に速やかに導くことができるので、極板端部の接合部を、均一かつ確実に溶接することができる。また、極板が当接していない集電板の部位でも、貫通孔に流入した溶融金属は、貫通孔内において界面張力により保持されるため、集電板からの落下を防ぐことができる。これにより、安定した極板端部と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。 With such a configuration, the molten metal that has flowed into the through hole can be quickly guided to the end of the electrode plate through the through hole, so that the joint at the end of the electrode plate can be welded uniformly and reliably. it can. Moreover, since the molten metal that has flowed into the through hole is held by the interfacial tension in the through hole even at the portion of the current collecting plate where the electrode plate is not in contact, it can be prevented from dropping from the current collecting plate. Thereby, the secondary battery which has the junction part of the stable electrode plate edge part and a current collector plate, and has a current collection structure suitable for a large current discharge is realizable.
ここで、上記溶融金属は、溶加棒を加熱することによって、該溶加棒が溶融して生成された溶融部材によって供給されることが好ましい。 Here, it is preferable that the molten metal is supplied by a melting member generated by melting the melt rod by heating the melt rod.
本発明に係わる二次電池は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して配置された電極群を備え、少なくとも一方の極性の極板の端部が多孔質絶縁層から突出し、該突出した極板の端部が、集電板の一の主面に当接した状態で該集電板に接合されており、極板端部は、集電板の他の主面に形成された突出部が溶融して生成された溶融部材が、突出部の内側に設けられた間隙部を通り極板端部に導かれて、集電板に溶接されていることを特徴とする。 The secondary battery according to the present invention includes an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged via a porous insulating layer, and an end of at least one polar electrode plate protrudes from the porous insulating layer. The end of the electrode plate is joined to the current collector plate in contact with one main surface of the current collector plate, and the end of the electrode plate is formed on the other main surface of the current collector plate The melting member generated by melting the protrusion is guided to the end of the electrode plate through the gap provided inside the protrusion, and is welded to the current collector plate.
このような構成により、突出部が溶融して生成された溶融部材が、間隙部を通って極板端部に速やかに導かれているので、均一かつ確実に溶接された極板端部の接合部を得ることができる。また、極板が当接していない集電板の部位でも、集電板が溶融して生成された溶融部材は、集電板からの落下することなく、間隙部内において保持されている。これにより、安定した極板と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。 With such a configuration, the molten member produced by melting the protruding portion is promptly guided to the end portion of the electrode plate through the gap portion, so that the end portions of the electrode plate that are welded uniformly and reliably can be joined. Part can be obtained. In addition, even at a portion of the current collector plate where the electrode plate is not in contact, the molten member generated by melting the current collector plate is held in the gap portion without falling from the current collector plate. Thereby, the secondary battery which has the junction part of the stable electrode plate and current collector plate, and has the current collection structure suitable for large current discharge is realizable.
ここで、上記電極群は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して捲回された構成をなし、極板端部の接合部は、集電板の一の主面内において、放射状の部位に形成されていることが好ましい。あるいは、上記電極群は、正極板及び負極板が多孔質絶縁層を介して積層された構成をなし、極板端部の接合部は、集電板の一の主面内において、正極板及び負極板の積層方向に平行な部位に形成されていることが好ましい。 Here, the electrode group has a configuration in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound through a porous insulating layer, and the junction at the end of the electrode plate is radially within one main surface of the current collector plate. It is preferable that it is formed in this part. Alternatively, the electrode group has a configuration in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a porous insulating layer, and a joint portion at the end of the electrode plate is formed in the main surface of one of the current collector plates, It is preferably formed in a portion parallel to the lamination direction of the negative electrode plate.
このような構成により、多孔質絶縁層から突出した極板端部が、突出部が集電板の一の主面上を延びる方向と概ね直交した状態で、集電板の他の主面に当接しているため、確実に溶接された極板端部の接合部を得ることができる。 With such a configuration, the end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer is placed on the other main surface of the current collector plate in a state where the protruding portion is substantially orthogonal to the direction in which the protruding portion extends on one main surface of the current collector plate. Since they are in contact with each other, it is possible to obtain a bonded portion of the electrode plate end portion that is reliably welded.
また、上記極板端部の接合部が形成された部位における集電板の他の主面は、凹部になっていることが好ましい。これにより、溶接された極板端部の接合部の状態を、目視により確認することができる。 Moreover, it is preferable that the other main surface of the current collecting plate in the part where the joint portion of the electrode plate end portion is formed is a concave portion. Thereby, the state of the junction part of the electrode plate edge part welded can be confirmed visually.
本発明の二次電池によれば、内側に間隙部を有する突出部が形成された集電板に、正極板（または負極板）の端部を当接した状態で、突出部を溶融させ、当該突出部が溶融して生成された溶融部材を、間隙部を通って正極板（または負極板）の端部に速やかに導くことによって、正極板（または負極板）端部を集電板に均一かつ確実に溶接することができる。また、正極板（または負極板）が当接していない集電板の部位でも、集電板が溶融して生成された溶融部材は、間隙部内において界面張力により保持されるため、集電板からの落下を防ぐことができる。これにより、安定した正極板（または負極板）と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。 According to the secondary battery of the present invention, the projecting portion is melted in a state where the end portion of the positive electrode plate (or the negative electrode plate) is in contact with the current collector plate in which the projecting portion having the gap portion is formed inside. The molten member produced by melting the protruding portion is quickly guided to the end of the positive electrode plate (or negative electrode plate) through the gap portion, so that the end of the positive electrode plate (or negative electrode plate) becomes the current collector plate. It is possible to weld uniformly and reliably. In addition, even in a portion of the current collector plate where the positive electrode plate (or the negative electrode plate) is not in contact, the melted member generated by melting the current collector plate is held by the interfacial tension in the gap portion, and thus from the current collector plate Can prevent falling. Thereby, it is possible to realize a secondary battery having a current collecting structure suitable for high-current discharge, which includes a stable junction between the positive electrode plate (or negative electrode plate) and the current collector plate.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における二次電池の集電構造を模式的に示した図で、（ａ）は、正極板の端部１ａを正極集電板１０に当接した状態を示した斜視図、（ｂ）は、正極板の端部１ａを正極集電板１０に接合した状態を示した断面図である。なお、本発明は、負極板の端部２ａ及び負極集電板１１に対しても適用できることから、以下の説明では、正負の極性を区別することなく、単に、極板及び集電板と呼ぶ。勿論、本発明は、一方の極性に対してのみ適用するものも当然に含まれる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a current collecting structure of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows that an
図１（ａ）に示すように、集電板１０は、一の主面１０ａ（図中では上面）の一部に、内側に間隙部１２ａを有する突出部１２が形成されている。そして、後述する多孔質絶縁層から突出した極板端部１ａが、集電板１０の他の主面１０ｂに当接している。ここで、突出部１２が延びる方向（矢印Ｘの方向）は、極板端部１ａが延びる方向（矢印Ｙの方向）と概ね直交している。
As shown in FIG. 1 (a), the
この状態で、突出部１２を局所的に加熱することによって、突出部１２を溶融させると、図１（ｂ）に示すように、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、間隙部１２ａを通り極板端部１ａに導かれ、極板端部１ａと集電板１０とは、接合部９において溶融部材によって溶接される。なお、突出部１２は、ある幅をもった領域で溶融するので、極板端部１ａは、その両面において溶融部材により溶接される。また、突出部１２が溶融する領域が、隣接する極板が当接する部位まで及んでいれば、２以上の極板端部１ａを、集電板１０に同時に溶接することもできる。この場合、極板端部１ａが当接していない集電板１０の部位にも、突出部１２が溶融して溶融部材が生成されるが、ここで生成された溶融部材は、間隙部１２ａ内において界面張力により保持されるため、集電板１０から落下することはない。
In this state, when the
また、溶融した突出部１２は、溶融部材として極板端部の接合部９に供給されるため、図１（ｂ）に示すように、極板端部１ａの接合部９が形成された部位における集電板１０の表面は、凹部になっている。これにより、溶接された極板端部の接合部９の状態を、目視により確認することができる。
Further, since the melted protruding
なお、極板を構成する集電体の厚みが薄い場合には、極板端部１ａが集電板１０に当接する際の極板端部１ａの変形を防ぐために、極板端部１ａを、集電板１０に対して概ね垂直に当接させることが好ましい。また、このようにすれば、突出部１２が溶融して生成された溶融部材を、極板端部１ａの両面に均一に導くことができ、より安定した接合部９を得ることができる。
When the current collector constituting the electrode plate is thin, in order to prevent deformation of the
以下、本発明における二次電池の具体的な製造方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。 Hereinafter, a specific method for manufacturing a secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図２（ａ）に示すように、正極集電体の幅方向に正極合剤が帯状に塗工された塗工部１ｂと未塗工部１ａを有する正極板１と、図２（ｂ）に示すように、負極集電体の幅方向に負極合剤が帯状に塗工された塗工部２ｂと未塗工部２ａを有する負極板２とを用意する。
First, as shown in FIG. 2 (a), a
次に、図３（ａ）に示すように、正極板１の端部（未塗工部１ａ）と負極板２の端部（未塗工部２ａ）とを、互いに反対方向に多孔質絶縁層（不図示）から突出した状態で、正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層を介して渦巻き状に捲回して、電極群４を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (a), the end of the positive electrode plate 1 (
ここで、多孔質絶縁層は、例えば、シャットダウン機能を有する樹脂からなる微多孔質膜、または、このような微多孔質膜とシャットダウン機能を有さない絶縁性粒子を含む耐熱性多孔質膜との積層膜からなる。 Here, the porous insulating layer is, for example, a microporous film made of a resin having a shutdown function, or a heat-resistant porous film including such microporous film and insulating particles not having a shutdown function. It consists of a laminated film.
また、図３（ｂ）に示すように、円盤状の正極集電板１０及び負極集電板１１を用意し、その表面に、突出部１２を放射状に形成する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のIIIc−IIIcに沿った突出部１２の断面図で、突出部１２の内側には間隙部１２ａが形成されている。ここで、突出部１２は、例えば、平板からなる集電板１０、１１を、間隙部を設けた状態でプレス加工することによって、集電板１０、１１と一体的に形成することができる。なお、集電板１０、１１の形成にはプレス加工の他、切削加工や鍛造加工などを適用することも出来る。
Further, as shown in FIG. 3B, a disc-shaped positive
ここで、正極板１及び負極板２は、渦巻き状に捲回されているので、極板端部１ａ、２ａは、集電板１０、１１の面上を放射状に形成されている突出部１２とは、どの部位においても概ね直交している。
Here, since the
次に、図３（ａ）に示した電極群４を、図３（ｂ）に示した集電板１０、１１に対して、図１（ａ）に示したような状態で当接させ、突出部１２を局所的に加熱することによって、極板端部１ａ、２ａと集電板１０、１１とを、それぞれ突出部１２が溶融して生成された溶融部材によって溶接する。ここで、極板端部１ａ、２ａは、集電板１０、１１の面上に形成された突出部１２と、どの部位においても概ね直交しているので、極板端部１ａ、２ａを、集電板１０、１１に確実に溶接することができる。
Next, the
なお、図３（ｂ）に示すように、電極群４の全ての極板端部１ａ、２ａを、集電板１０、１１の面に当接するようにすることが好ましい。もし、極板端部１ａ、２ａの一部が、集電板１０、１１の面からはみ出ていると、溶接する際、このはみ出た部分にスパークが発生することがあり、安定した溶接ができないおそれがあるからである。
As shown in FIG. 3B, it is preferable that all the electrode
図４は、上記の方法により形成された集電構造を、電池容器１３に収容して完成させた二次電池の構造を示した断面図である。負極集電板１１は電池容器１３の底部に、正極集電板１０は正極リード１５を介して封口板１６にそれぞれ接続されている。また、電池容器１３には、非水電解質（不図示）が注入され、ガスケット１７を介して封口板１６で密封されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a secondary battery in which the current collecting structure formed by the above method is accommodated in the
以上の製造方法により製造された二次電池は、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、間隙部１２ａを通って極板端部１ａ、２ａに速やかに導かれているので、均一かつ確実に溶接された極板端部１ａ、２ａの接合部を得ることができる。また、極板端部１ａ、２ａが当接していない集電板１０、１１の部位でも、突出部１２が溶融して生成された溶融部材は、集電板１０、１１から落下することなく、間隙部１２ａ内において保持されている。これにより、安定した極板端部１ａ、２ａと集電板１０、１１との接合部を備え、信頼性に優れ、かつ大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。
In the secondary battery manufactured by the above manufacturing method, the molten member generated by melting the protruding
ところで、本願発明者等は、突出部１２の形状を検討していたところ、突出部１２の内側に形成する間隙部１２ａの形状を変えることによって、極板端部１ａ、２ａの接合部９の形状を制御できることを見出した。
By the way, the inventors of the present application have been studying the shape of the protruding
図５（ａ）〜（ｃ）は、突出部１２の内側に形成される間隙部１２ａの形状と、極板端部１ａ、２ａの接合部９の形状との関係を模式的に示した図である。図５（ａ）〜（ｃ）において、左側の図は、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に当接した状態を示し、右側の図は、突出部１２を溶融させて、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に溶接した状態を示している。
5A to 5C schematically show the relationship between the shape of the
図５（ａ）に示した突出部１２における間隙部１２ａは、幅Ｗがほぼ一定の形状をなし、この場合、極板端部１ａ、２ａの接合部９は、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、極板端部１ａ、２ａの表面に広がった形状となる。
The
これに対し、図５（ｂ）に示した突出部１２における間隙部１２ａは、その開口端が幅Ｗよりも広がった形状をなし、この場合、極板端部１ａ、２ａの接合部９は、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、極板端部１ａ、２ａの表面に広浅に広がった形状となる。
On the other hand, the
また、図５（ｃ）に示した突出部１２における間隙部１２ａは、その開口端が幅Ｗよりも狭くなった形状をなし、この場合、極板端部１ａ、２ａの接合部９は、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、極板端部１ａ、２ａの表面を狭深に広がった形状となる。
In addition, the
このように、突出部１２の内側に形成する間隙部１２ａの形状を変えることによって、極板端部１ａ、２ａの接合部９の形状を制御することができるので、例えば、複数の極板端部１ａ、２ａを同時に溶接したい場合には、間隙部１２ａを図５（ｂ）に示すような形状に、また、接合部９の面積を大きくして接合を強化したい場合には、間隙部１２ａを図５（ｃ）に示すような形状にするとよい。
Thus, by changing the shape of the
また、十分な溶融部材を接合部９に供給するためには、突出部１２の高さＨは、集電板１０、１１の厚みＴよりも大きく形成されていることが好ましい。集電板１０、１１の本体部の厚みを変えずに、突出部１２の高さＨが高くなっても、突出部１２自身の肉厚は変わらないので、突出部１２に照射すべきエネルギーの量は一定でよく、しかも、突出部１２が溶融して生成された溶融部材は、継続的に間隙部１２ａを通って極板端部１ａ、２ａに速やかに導かれるため、極板端部１ａ、２ａの接合部を、均一かつ確実に溶接することができる。
Further, in order to supply a sufficient melting member to the
また、突出部１２の内側に設けられた間隙部１２ａの幅Ｗは、集電板１０、１１の厚みＴ以下に形成されていることが好ましい。具体的には、０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下に形成されていることが好ましい。このようにすると、極板１、２が当接していない集電板１０、１１の部位でも、集電板１０、１１が溶融して生成された溶融部材が、間隙部１２ａ内において界面張力により保持されるため、集電板１０、１１から落下するのを、より確実に防ぐことができる。なお、間隙部１２ａの好適な幅Ｗは、集電板１０、１１の材質や、突出部１２を溶融させる加熱条件等によって、適宜決めることができる。
Moreover, it is preferable that the width W of the
ところで、図３（ａ）に示した電極群４は、正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層を介して渦巻き状に捲回された構成であるが、図６（ａ）に示すように、正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層（不図示）を介して積層された構成であってもよい。この場合、電極群４は、正極板１の端部１ａと負極板２の端部２ａとを、例えば、互いに反対方向に多孔質絶縁層から突出した状態で、正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層を介して積層して形成される。
Incidentally, the
このような構成の電極群４に対しては、集電板１０、１１は、図６（ｂ）に示すように、矩形状のものが用いられる。そして、集電板１０、１１の表面に形成される突出部１２は、正極板１及び負極板２の積層方向（矢印Ｄの方向）に平行に形成される。なお、突出部１２は、図６（ｃ）に示すように、突出部１２の内側に間隙部１２ａが形成されている。
For the
ここで、正極板１及び負極板２の積層方向と突出部１２とは、互いに平行に形成されているので、正極板１の端部１ａ及び負極板２の端部２ａは、集電板１０、１１の面上に形成された突出部１２とは、どの部位においても概ね直交している。
Here, since the stacking direction of the
図６（ａ）に示した電極群４を、図６（ｂ）に示した集電板１０、１１に当接させ、突出部１２を局所的に加熱することによって、極板端部１ａ、２ａと集電板１０、１１とを、突出部１２が溶融して生成された溶融部材によって、均一にかつ確実に溶接することができる。
The
また、図１（ａ）に示すように、極板端部１ａ、２ａは、集電板１０、１１の面上に形成された突出部１２と直交していることが好ましいが、例えば、図７（ａ）に示すように、極板端部１ａ、２ａが、集電板１０、１１の面上に形成された突出部１２と平行になっていても、本発明の効果を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 1 (a), the electrode
この場合、突出部１２における間隙部１２ａは、図５（ｂ）に示したような、開口端が幅Ｗよりも広がった形状にしておくことが好ましい。このようにすれば、突出部１２が溶融して生成された溶融部材は、集電板１０、１１の下面を広範囲に広がるので、図７（ｂ）に示すように、突出部１２から離れて位置する極板端部１ａ、２ａの接合部９まで溶融部材が供給され、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に溶接することができる。
In this case, it is preferable that the
また、図８に示すように、電極群の極板間が比較的密である場合、少なくとも二以上の極板端部１ａ、２ａを、集電板１０、１１の面上に形成された一の突出部１２の近傍に当接させることによって、複数の極板端部１ａ、２ａを、溶融して生成された溶融部材によって、一括して集電板１０、１１に溶接することができる。
Further, as shown in FIG. 8, when the electrode plates of the electrode group are relatively dense, at least two or more electrode
以上、説明したように、本発明に係わる二次電池は、安定した極板端部と集電板との接合部を備え、信頼性に優れ、かつ大電流放電に適した集電構造を有するが、特に、正極板または負極板の集電体に、膜厚が５０μｍ以下、より好適には２０μｍ以下のアルミニウム箔または銅箔等が用いられる高出力のリチウムイオン二次電池に有効である。 As described above, the secondary battery according to the present invention includes a stable junction between the end portion of the electrode plate and the current collector plate, and has a current collection structure that is excellent in reliability and suitable for large current discharge. However, it is particularly effective for a high-power lithium ion secondary battery in which an aluminum foil or copper foil having a film thickness of 50 μm or less, more preferably 20 μm or less, is used for the current collector of the positive electrode plate or the negative electrode plate.
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態において、集電板１０、１１の面上に形成される突出部１２の形状の好適な例を図３（ｃ）に示したが、これに限らず、種々の形状を有する突出部１２を本発明に適用することができる。
(Modification of the first embodiment)
In 1st Embodiment, although the suitable example of the shape of the
図９（ａ）、（ｂ）は、集電板１０、１１の面上に形成された突出部１２の形状を示した図で、図３（ａ）に示すように、正極板１及び負極板２が多孔質絶縁層を介して渦巻き状に捲回して形成された電極群に適用し得る。
FIGS. 9A and 9B are views showing the shape of the
図９（ａ）は、集電板１０、１１の面上を複数列、平行に形成された突出部１２の形状の変形例を示した図である。このような形状の突出部１２は、平板からなる集電板１０、１１を、間隙部を設けた状態でプレス加工することによって、容易に形成することができる。
FIG. 9A is a diagram showing a modification of the shape of the protruding
なお、正極板１及び負極板２は、渦巻き状に捲回されているので、正極板１の端部１ａ及び負極板２の端部２ａは、集電板１０、１１と当接する部位において、突出部１２とは種々の角度をもって交差するが、突出部１２が配列する間隔を適当に設定することによって、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に確実に溶接することができる。
In addition, since the
図９（ｂ）は、集電板１０、１１の面上を複数個、独立に形成された突出部１２の形状の変形例を示した図である。この場合、独立した突出部１２に、スポット的にエネルギーを照射すればよく、溶接時の温度上昇を抑えることができる。
FIG. 9B is a diagram showing a modification of the shape of the protruding
図１０（ａ）、（ｂ）は、正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層を介して捲回したものを圧縮して扁平状に変形させた電極群に対して、好適に適用することができる突出部１２の例を示した図である。
FIGS. 10A and 10B are preferably applied to an electrode group in which a
図１０（ａ）に示した突出部１２は、矩形状の集電板１０、１１の長辺、短辺に対して垂直な方向に形成されたものである。このように形成された突出部１２は、正極板１の端部１ａ及び負極板２の端部２ａと、集電板１０、１１と当接する部位において、ほぼ垂直に交差するので、極板端部１ａ、２ａを、集電板１０、１１に均一、かつ確実に溶接することができる。
The
図１０（ｂ）に示した突出部１２は、集電板１０、１１の面上を複数個、独立に形成されたものである。この場合、独立した突出部１２に、スポット的にエネルギーを照射すればよく、溶接時の温度上昇を抑えることができる。
A plurality of
次に、第１の実施形態において、突出部１２の内側に形成される間隙部１２ａの形状の好適な例を、図５（ａ）〜（ｃ）に示したが、これに限らず、種々の形状の間隙部１２ａを有する突出部１２を本発明に適用することができる。
Next, in the first embodiment, suitable examples of the shape of the
図１１（ａ）〜（ｃ）は、突出部１２の内側に形成される間隙部１２ａの形状の変形例を示した図である。
FIGS. 11A to 11C are diagrams showing a modification of the shape of the
図１１（ａ）に示した間隙部１２ａは、開口端において広くなっており、この場合、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、極板端部１ａ、２ａの表面に広範囲に導かれるので、複数の極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に一度に溶接するのに好適である。
The
また、図１１（ｂ）に示した間隙部１２ａは、開口端において狭くなっており、この場合、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、極板端部１ａ、２ａの表面に狭深に導かれるので、より強固に極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に接合するのに好適である。
Further, the
また、図１１（ｃ）に示した間隙部１２ａは、開口端において突起（または舌片）１２ｂを有しているので、突出部１２が溶融して生成された溶融部材が、集電板１０、１１から離脱することなく、極板端部１ａ、２ａの表面に導かれるので、信頼性の高い接合を得ることができる。
Further, the
次に、第１の実施形態において、極板端部１ａ、２ａは、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、合剤が塗工されていない未塗工部１ａ、２ａで構成したが、正極板１（または負極板２）を構成する集電体の膜厚が薄い場合、極板端部１ａ、２ａを、集電板１０、１１に当接させた際、あるいは、極板端部１ａ、２ａの接合部９を溶接した際、極板端部１ａ、２ａが折れ曲がるおそれがある。
Next, in 1st Embodiment, as shown to Fig.2 (a), (b), the electrode
図１２（ａ）、（ｂ）は、正極板１の端部１ａ及び負極板２の端部２ａの一部に、補強層３０を設けた正極板１及び負極板２の構成を示した図である。すなわち、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、合剤が塗工されていない未塗工部１ａ、２ａのうち、集電板１０、１１と溶接される部位に補強層３０を設けた構成である。ここで、補強層３０は、合剤塗工部１ｂ、２ｂの厚みと同程度またはそれよりも薄い厚みに形成することが好ましい。これにより、電極群の捲回数を減少させることなく、極板端部１ａ、２ａの折れ曲がりを防止することができる。
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing configurations of the
ここで、補強層３０は、例えば、アルミナなどの無機酸化物フィラー、結着剤、及び適量のＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」と記す）を混練して作製したスラリーを、未塗工部１ａ、２ａに塗布した後、乾燥させて形成することができる。
Here, the reinforcing
図１３は、図１２（ａ）、（ｂ）に示した正極板１及び負極板２を多孔質絶縁層３を介して渦巻き状に捲回して電極群４を形成した後、電極群４を集電板１０、１１に溶接して形成した集電構造を、電池容器１３に収容して完成させた二次電池の構造を示した断面図である。
FIG. 13 shows the
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、内側に間隙部１２ａを有する突出部１２を溶融させて、当該突出部１２が溶融して生成された溶融部材を、間隙部１２ａを通り極板端部１ａ、２ａに導くことによって、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に溶接したものであるが、本実施形態においては、かかる溶融部材を外部から供給するようにしたものである。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the projecting
図１４（ａ）は、本実施形態における集電板１０、１１の構成を模式的に示した断面図で、集電板１０、１１には、複数の貫通孔２０（図中では１個のみを表示）が形成されている。そして、例えば、図３（ａ）または図６（ａ）に示したような、多孔質絶縁層から突出した極板端部１ａ、２ａを、複数の貫通孔２０が形成された集電板１０、１１に当接させた状態で、貫通孔２０に溶融金属を流入することによって、極板端部１ａ、２ａは集電板１０、１１に溶接により接合される。
FIG. 14A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
このように、本実施形態においては、貫通孔２０に流入した溶融金属を、貫通孔２０を通って極板端部１ａ、２ａに速やかに導くことができるので、極板端部１ａ、２ａの接合部を、均一かつ確実に溶接することができる。また、極板端部１ａ、２ａが当接していない集電板１０、１１の部位でも、貫通孔２０に流入された溶融金属は、貫通孔２０内において界面張力により保持されるため、集電板１０、１１からの落下を防ぐことができる。これにより、安定した極板端部１ａ、２ａと集電板１０、１１との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池を実現することができる。
Thus, in the present embodiment, the molten metal that has flowed into the through
ここで、溶融金属は、例えば、溶加棒を加熱することによって、溶加棒が溶融して生成された溶融部材によって供給することができる。 Here, the molten metal can be supplied by, for example, a melting member generated by melting the melt rod by heating the melt rod.
また、貫通孔２０の孔の大きさＷは、集電板１０、１１の厚み以下に形成されていることが好ましい。具体的には、０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下に形成されていることが好ましい。このようにすると、極板端部１ａ、２ａが当接していない集電板１０、１１の部位でも、貫通孔２０に流入された溶融金属が、貫通孔２０内において界面張力により保持されるため、集電板１０、１１から落下するのを、より確実に防ぐことができる。
Further, the size W of the through
ところで、第１の実施形態のところで説明したのと同様に、集電板１０、１１に形成された貫通孔２０の形状を変えることによって、極板端部１ａ、２ａの接合部９の形状を制御することができる。
By the way, in the same manner as described in the first embodiment, the shape of the
例えば、図１４（ｂ）に示すように、貫通孔２０の開口端を孔の大きさＷよりも広がった形状にした場合には、貫通孔２０に流入された溶融金属が、極板端部１ａ、２ａの表面に広範囲に導かれるので、複数の極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１に一度に溶接するのに好適である。
For example, as shown in FIG. 14B, when the opening end of the through
また、図１４（ｃ）に示すように、貫通孔２０の開口端を孔の大きさＷよりも狭くなった形状にした場合には、貫通孔２０に流入された溶融金属が、極板端部１ａ、２ａの表面に狭深に導かれるので、極板端部１ａ、２ａを集電板１０、１１により強固に接合するのに好適である。
In addition, as shown in FIG. 14C, when the opening end of the through
さらに、図１４（ｄ）に示すように、貫通孔２０の開口端に突起（または舌片）を設けた形状にした場合には、貫通孔２０に流入された溶融金属が、集電板１０、１１から離脱することなく、極板端部１ａ、２ａの表面に導かれるので、信頼性の高い接合を得ることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 14 (d), when the projection (or tongue piece) is provided at the opening end of the through-
図１５（ａ）〜（ｃ）は、集電板１０、１１に形成された貫通孔２０の配列の一例を示した図で、これらの集電板１０、１１は、正極板１及び負極板２が渦巻き状に捲回して形成された電極群に適用することができる。
FIGS. 15A to 15C are diagrams showing an example of the arrangement of the through
図１５（ａ）は、貫通孔２０が集電板１０、１１の面上を放射状に配置された例、図１５（ｂ）は、貫通孔２０が集電板１０、１１の面上を平行に配置された例、図１５（ｃ）は、貫通孔２０が集電板１０、１１の面上を複数箇所に配置された例をそれぞれ示す。
15A shows an example in which the through
本実施形態では、これらの貫通孔２０は、例えば、プレスの打ち抜き加工により形成することができるので、第１の実施形態における突出部１２を形成するよりも、容易に形成することができる。
In the present embodiment, these through-
以下に、本発明をリチウムイオン二次電池に適応した実施例を説明する。 Examples in which the present invention is applied to a lithium ion secondary battery will be described below.
（実施例１）
（１）正極板の作製
正極活性物質としてコバルト酸リチウム粉末を８５重量部、導電剤として炭素粉末を１０重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を５重量部、それぞれ混合して正極合剤を作製した。
(Example 1)
(1) Preparation of positive electrode plate Positive electrode by mixing 85 parts by weight of lithium cobaltate powder as a positive electrode active material, 10 parts by weight of carbon powder as a conductive agent, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. A mixture was prepared.
次に、正極合剤を、厚み１５μｍ、幅５６ｍｍのアルミニウム箔の正極集電体の両面に塗布し、正極合剤を乾燥した後、正極合剤塗工部を圧延して、厚みが１５０μｍの正極板を作製した。このときの正極合剤塗工部の幅は５０ｍｍ、正極合剤未塗工部の幅は６ｍｍであった。 Next, the positive electrode mixture was applied to both surfaces of a positive electrode current collector of aluminum foil having a thickness of 15 μm and a width of 56 mm, and after drying the positive electrode mixture, the positive electrode mixture coating portion was rolled to obtain a thickness of 150 μm. A positive electrode plate was produced. At this time, the width of the positive electrode mixture coated portion was 50 mm, and the width of the positive electrode mixture uncoated portion was 6 mm.
（２）負極板の作製
負極活性物質として人造黒鉛粉末を９５重量部、結着剤としてＰＶＤＦを５重量部、それぞれ混合して負極合剤を作製した。
(2) Production of negative electrode plate A negative electrode mixture was produced by mixing 95 parts by weight of artificial graphite powder as a negative electrode active substance and 5 parts by weight of PVDF as a binder.
次に、負極合剤を、厚み１０μｍ、幅５７ｍｍの銅箔の負極集電体の両面に塗布し、負極合剤を乾燥した後、負極合剤塗工部を圧延して、厚みが１６０μｍの負極板を作製した。このときの負極合剤塗工部の幅は５２ｍｍ、負極合剤未塗工部の幅は５ｍｍであった。 Next, the negative electrode mixture was applied to both surfaces of a negative electrode current collector of copper foil having a thickness of 10 μm and a width of 57 mm, and after drying the negative electrode mixture, the negative electrode mixture coating portion was rolled to obtain a thickness of 160 μm. A negative electrode plate was produced. At this time, the width of the negative electrode mixture coated portion was 52 mm, and the width of the negative electrode mixture uncoated portion was 5 mm.
（３）電極群の作製
上記のように作製した正極板及び負極板を、正極合剤塗工部と負極合剤塗工部を覆うように、幅５３ｍｍ、厚み２５μｍのポリプロピレン樹脂製微多孔フィルムよりなる多孔質絶縁層を介して渦巻き状に捲回し、電極群を作製した。
(3) Production of electrode group The microporous film made of polypropylene resin having a width of 53 mm and a thickness of 25 μm covers the positive electrode plate and the negative electrode plate produced as described above so as to cover the positive electrode mixture coating portion and the negative electrode mixture coating portion. The electrode group was produced by spirally winding the porous insulating layer.
（４）集電板の作製
厚み０．５ｍｍ、５０ｍｍ角のアルミニウム板をプレス加工して、高さが１ｍｍ、間隙部が０．２ｍｍの突出部をアルミニウム板の面上に平行に形成した。このアルミニウム板をプレスで打ち抜いて、中央部に直径７ｍｍの穴を有した、直径２４ｍｍの円板状の正極集電体を作製した。同様の方法で、厚み０．３ｍｍの銅板からなる負極集電板を作製した。
(4) Production of current collector plate An aluminum plate having a thickness of 0.5 mm and a 50 mm square was pressed to form protrusions having a height of 1 mm and a gap portion of 0.2 mm in parallel on the surface of the aluminum plate. This aluminum plate was punched out with a press to produce a disc-shaped positive electrode current collector with a diameter of 24 mm having a hole with a diameter of 7 mm in the center. In the same manner, a negative electrode current collector plate made of a copper plate having a thickness of 0.3 mm was produced.
（５）集電構造の作製
上記のように作製した電極群を正極集電板及び負極集電板に当接させて、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接により電極群を正極集電板及び負極集電板に溶接して、集電構造を作製した。このとき、ＴＩＧ溶接の条件は、正極集電板及び負極集電板とも、電流１２０Ａ、時間５０ｍｓであった。
(5) Production of current collecting structure The electrode group produced as described above is brought into contact with the positive electrode current collecting plate and the negative electrode current collecting plate, and the electrode group is made positive electrode current collecting plate and negative electrode current collecting member by TIG (Tungsten Inert Gas) welding. A current collecting structure was fabricated by welding to an electric plate. At this time, the TIG welding conditions were a current of 120 A and a time of 50 ms for both the positive current collector and the negative current collector.
（６）リチウムイオン二次電池の作製
上記のように作製した集電構造を、片側のみ開口した円筒型の電池容器に挿入し、負極集電部板を電池容器に抵抗溶接した後、絶縁板を間に配して、正極集電部板と封口板とをアルミニウム製の正極リードを介して電池容器にレーザ溶接した。
(6) Production of lithium ion secondary battery The current collecting structure produced as described above was inserted into a cylindrical battery container opened on only one side, and the negative electrode current collector plate was resistance welded to the battery container, and then an insulating plate The positive electrode current collector plate and the sealing plate were laser welded to the battery container via an aluminum positive electrode lead.
次に、非水溶媒として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比１：１で混合し、これを、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）の溶質に溶解させて、水電解質を作製した。 Next, as a non-aqueous solvent, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1, and this was dissolved in a solute of lithium hexafluorophosphate (LiPF6) to prepare a water electrolyte.
次に、電池容器を加熱して乾燥した後、電池容器に非水電解質を注入した後、封口板をガスケットを介して電池容器でかしめて封止し、直径２６ｍｍ、高さ６５ｍｍの大きさで、型設計容量が２６００ｍＡｈの円筒型リチウムイオン二次電池（サンプル１）を作製した。 Next, after heating and drying the battery container, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery container, and then the sealing plate is caulked with the battery container through a gasket and sealed, with a diameter of 26 mm and a height of 65 mm. A cylindrical lithium ion secondary battery (Sample 1) having a mold design capacity of 2600 mAh was produced.
（実施例２）
本実施例は、集電板に貫通孔を設けたものである。
(Example 2)
In this embodiment, through holes are provided in the current collector plate.
（１）集電板の作製
厚み０．５ｍｍ、５０ｍｍ角のアルミニウム板をプレスで打ち抜き加工して、直径が ０．２ｍｍの貫通孔をアルミニウム板の面上に放射状に形成した。このアルミニウム板をプレスで打ち抜いて、中央部に直径７ｍｍの穴を有した、直径２４ｍｍの円板状の正極集電体を作製した。同様の方法で、厚み０．３ｍｍの銅板からなる負極集電板を作製した。
(1) Production of current collector plate An aluminum plate having a thickness of 0.5 mm and a 50 mm square was punched out with a press to form through holes having a diameter of 0.2 mm radially on the surface of the aluminum plate. This aluminum plate was punched out with a press to produce a disc-shaped positive electrode current collector with a diameter of 24 mm having a hole with a diameter of 7 mm in the center. In the same manner, a negative electrode current collector plate made of a copper plate having a thickness of 0.3 mm was produced.
（２）集電構造の作製
実施例１と同様の方法で作成した電極群を、上記により作製した正極集電板及び負極集電板に当接させて、ＴＩＧ溶接により銅製の溶加棒を溶融させて溶融金属を貫通孔に流入し、電極群を正極集電板及び負極集電板に溶接して、集電構造を作製した。このとき、ＴＩＧ溶接の条件は、正極集電板に対して、電流１２０Ａ、時間３０ｍｓ、負極集電板に対して、電流１２０Ａ、時間５０ｍｓであった。
(2) Production of current collecting structure An electrode group produced by the same method as in Example 1 was brought into contact with the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate produced as described above, and a copper filler rod was bonded by TIG welding. The molten metal was poured into the through-hole and the electrode group was welded to the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate to produce a current collecting structure. At this time, the TIG welding conditions were a current of 120 A and a time of 30 ms for the positive electrode current collector plate, a current of 120 A and a time of 50 ms for the negative electrode current collector plate.
（３）リチウムイオン二次電池の作製
以上の方法で作成した集電構造を用いて、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン二次電池（サンプル２）を作製した。
(3) Production of Lithium Ion Secondary Battery A lithium ion secondary battery (Sample 2) was produced in the same manner as in Example 1 using the current collecting structure created by the above method.
（実施例３）
本実施例は、実施例１で作製した正極板及び負極板の各端部に補強層を設けたものである。
(Example 3)
In this example, a reinforcing layer is provided at each end of the positive electrode plate and the negative electrode plate produced in Example 1.
（１）正極板、負極板の作製
まず、無機酸化物フィラーであるアルミナと、ポリアクリロニトリル変性ゴム結着剤とを、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に混練し、補強層用のスラリーを作製した。
(1) Preparation of positive electrode plate and negative electrode plate First, alumina as an inorganic oxide filler and a polyacrylonitrile-modified rubber binder were kneaded in N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a slurry for a reinforcing layer. .
次に、正極合剤塗工部に接する正極合剤未塗工部の一部に、作製したスラリーを幅４ｍｍ、厚み６２．５μｍでもって塗布した後、スラリーを乾燥させて補強層を形成した。このときの補強層の厚みは、正極合剤塗工部の厚みとほぼ同じであった。同様の方法で、負極板にも、幅４ｍｍ、厚み７５μｍの補強層を形成した。 Next, after applying the prepared slurry with a width of 4 mm and a thickness of 62.5 μm to a part of the positive electrode mixture uncoated portion in contact with the positive electrode mixture coated portion, the slurry was dried to form a reinforcing layer. . The thickness of the reinforcing layer at this time was almost the same as the thickness of the positive electrode mixture coating portion. In the same manner, a reinforcing layer having a width of 4 mm and a thickness of 75 μm was also formed on the negative electrode plate.
（２）リチウムイオン二次電池の作製
以上の方法で作成した正極板及び負極板を用いて、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン二次電池（サンプル３）を作製した。
(2) Production of Lithium Ion Secondary Battery A lithium ion secondary battery (Sample 3) was produced in the same manner as in Example 1 using the positive electrode plate and the negative electrode plate created by the above method.
（比較例１）
実施例１と同様の正極板、負極板を用いて電極群を作製した後に、正極板端部及び負極板端部をそれぞれ巻回軸芯方向に押圧して平坦面を形成した。そして、正極板端部の平坦面を、アルミニウムからなる正極集電板（厚み０．５ｍｍ、直径２４ｍｍ）に当接して、レーザ溶接により正極板端部の平坦面を正極集電板に溶接した。同様に、負極板端部の平坦面を、銅からなる負極集電板（厚み０．３ｍｍ、直径２４ｍｍ）に当接して、レーザ溶接により負極板端部の平坦面を負極集電板に溶接した。このとき、レーザ溶接の条件は、正極集電板に対しては、電流１２５Ａ、時間１．２秒、負極集電板に対しては、電流９５Ａ、時間１．４秒であった。
(Comparative Example 1)
After producing an electrode group using the same positive electrode plate and negative electrode plate as in Example 1, the positive electrode plate end and the negative electrode plate end were each pressed in the direction of the winding axis to form a flat surface. The flat surface at the end of the positive electrode plate was brought into contact with the positive electrode current collector plate (thickness 0.5 mm, diameter 24 mm) made of aluminum, and the flat surface at the end of the positive electrode plate was welded to the positive electrode current collector plate by laser welding. . Similarly, the flat surface at the end of the negative electrode plate is brought into contact with a negative electrode current collector plate (thickness 0.3 mm, diameter 24 mm) made of copper, and the flat surface at the end of the negative electrode plate is welded to the negative electrode current collector plate by laser welding. did. At this time, the laser welding conditions were a current of 125 A and a time of 1.2 seconds for the positive current collector, and a current of 95 A and a time of 1.4 seconds for the negative current collector.
以上の方法で作製された集電構造を用いて、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン二次電池（サンプル４）を作製した。 A lithium ion secondary battery (sample 4) was produced in the same manner as in Example 1 using the current collecting structure produced by the above method.
（比較例２）
厚み１．５ｍｍのアルミニウム板をプレスで打ち抜いて、中央部に直径７ｍｍの穴の空いた直径２４ｍｍの円板状に加工した後、アルミニウム板の表面の一部を切削して、突出高さが１ｍｍの突出部が平行に形成された正極集電板を作製した。同様の方法により、突出部が形成された銅板（厚み１．３ｍｍ）からなる負極集電板を作製した。
(Comparative Example 2)
An aluminum plate with a thickness of 1.5 mm is punched out with a press and processed into a disk shape with a diameter of 7 mm and a hole with a diameter of 7 mm in the center, and then a part of the surface of the aluminum plate is cut to obtain a protrusion height. A positive electrode current collector plate having 1 mm protrusions formed in parallel was produced. By the same method, a negative electrode current collector plate made of a copper plate (thickness 1.3 mm) on which protrusions were formed was produced.
以上の方法で作製された正極集電板及び負極集電板を用いて、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン二次電池（サンプル５）を作製した。 A lithium ion secondary battery (Sample 5) was produced in the same manner as in Example 1 using the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate produced by the above method.
次に、以上のように作製したサンプル１〜５のリチウムイオン二次電池を各５０個準備し、以下のような評価を行った。
Next, 50 lithium ion secondary batteries of
（極板端部と集電板との接合部の外観検査）
サンプル１〜３のいずれにおいても、接合部の穴あき、集電体（極板）の破損は観察されなかった。一方、サンプル４では、数個の接合部の穴あきが観察された。また溶融した金属が極板端部上に導かれていないものもあった。また、サンプル５では、接合部の穴あきや集電体（極板）の破損が多数観察された。またサンプル５では、突出部を溶融する際、溶融した金属が極板端部上に導かれていなかったり、あるいは、集電板の本体部ごと溶融して抜け落ちてしまったり、接合部のバラツキが大きかった。
(Appearance inspection of the joint between the electrode plate end and the current collector plate)
In any of
（極板端部の折れ曲がり状態の観察）
サンプル１、２においては、合剤部に歪が生じるほどの折れ曲がりはほとんど観察されず、溶接する際に集電板を当接させたときに若干の曲がりが生じただけであった。また、サンプル３は補強層があることで折れ曲がりは皆無であった。また、サンプル１〜３のいずれにおいても、合剤の剥離や損傷はまったく観察されなかった。一方、サンプル４では、極板端部を押圧して平坦面を成形した段階で合剤部の破損が多数観察された。サンプル５では、接合部の穴あきや集電体の破損があったものでも、折れ曲がりは観察されなかったが、合剤部の破損や集電板と接続されていない極板端部が多数観察された。
(Observation of the bent state of the end of the electrode plate)
In
（引っ張り強度の測定）
極板端子と集電板との引っ張り強度を、ＪＩＳ Ｚ２２４１に基づいて、各サンプルから５個ずつ抜き取り測定した。具体的には、引っ張り試験機の一方に電極群を保持し、他方に集電板を保持した状態で、一定の速度で軸方向に引っ張り、接合部が外れたときの荷重を引っ張り強度とした。
(Measurement of tensile strength)
The tensile strength between the electrode plate terminal and the current collector plate was measured by extracting five pieces from each sample based on JIS Z2241. Specifically, with the electrode group held on one side of the tensile tester and the current collector plate held on the other side, it was pulled in the axial direction at a constant speed, and the load when the joint was removed was taken as the tensile strength. .
その結果、サンプル１〜３のいずれにおいても、引っ張り強度が５０Ｎ以上であった。一方、サンプル４では１／５個が、サンプル５では、３／５個が１０Ｎ以下の引っ張り強度で接合部が外れた。
As a result, in any of
（電池の内部抵抗の測定）
各サンプルを、１２５０ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電した後、１２５０ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する充放電を、３サイクル繰り返した後、１ｋＨｚの交流で、二次電池の内部抵抗を測定し、接続状態を評価した。
(Measurement of battery internal resistance)
After charging each sample to 4.2 V at a constant current of 1250 mA, charging and discharging to discharge to 3.0 V at a constant current of 1250 mA was repeated for 3 cycles, and then the internal resistance of the secondary battery was changed with an alternating current of 1 kHz. Measured and evaluated the connection state.
その結果は、サンプル１とサンプル３の平均の内部抵抗値は６ｍΩ、ばらつきは１０％程度であった。また、サンプル２においては、平均の内部抵抗値は５．８ｍΩ、ばらつきは５％程度であった。
As a result, the average internal resistance value of
一方、サンプル４の平均の内部抵抗値は１１ｍΩ、ばらつきは２０％であった。また、サンプル５の平均の内部抵抗値は１２．３ｍΩ、ばらつきが３０％以上であった。
On the other hand, the average internal resistance value of
ここで、各サンプルの内部抵抗測定値（Ｒ）から平均出力電流（Ｉ）を計算してみると、電池を４．２Ｖまで充電した後、１．５Ｖまで放電した場合、Ｒ（抵抗）×Ｉ（電流）＝Δ２．７Ｖ（電圧）であるので、
サンプル１及び３ ６．０／１０００×Ｉ＝２．７・・・Ｉ＝４５０Ａ
サンプル２ ５．８／１０００×Ｉ＝２．７・・・Ｉ＝４６５Ａ
サンプル４ １２．３／１０００×Ｉ＝２．７・・・Ｉ＝２１９Ａ
サンプル５ １１／１０００×Ｉ＝２．７・・・Ｉ＝２４５Ａ
となり、サンプル１〜３では大電流放電を可能にできる抵抗値であることがわかる。
Here, when the average output current (I) is calculated from the measured internal resistance value (R) of each sample, when the battery is charged to 4.2 V and then discharged to 1.5 V, R (resistance) × Since I (current) = Δ2.7 V (voltage),
Sample 5 11/1000 × I = 2.7... I = 245A
Thus, it can be seen that
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態において、極板端部の接合部が形成された部位における集電板の表面は凹部になっていたが、突出部の一部が溶融せずに集電板の表面が凸部になっていてもよい。また、突出部をＴＩＧ溶接により溶融させたが、例えば、レーザや電子ビームなど照射して、突出部を溶融させてもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the surface of the current collector plate at the portion where the junction at the end of the electrode plate is formed is a concave portion, but the surface of the current collector plate is convex without melting part of the protruding portion. It may be a part. Moreover, although the protrusion was melted by TIG welding, the protrusion may be melted by irradiation with a laser or an electron beam, for example.
また、本発明が適用される二次電池は、その種類に特に制限はなく、リチウムイオン二次電池の他、ニッケル水素蓄電池等にも適用することができる。また、本発明と同じ集電構造を有する電気化学素子（例えば、コンデンサ等）に適用しても、同様の効果を得ることができる。 The type of the secondary battery to which the present invention is applied is not particularly limited, and can be applied to a nickel-metal hydride storage battery in addition to a lithium ion secondary battery. Further, the same effect can be obtained when applied to an electrochemical device (for example, a capacitor) having the same current collecting structure as the present invention.
本発明は、安定した正極板（または負極板）と集電板との接合部を備え、大電流放電に適した集電構造を有する二次電池に有用で、例えば、高出力を必要とする電動工具や電気自動車などの駆動用電池、大容量のバックアップ用電源、蓄電用電源用電池等に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a secondary battery that includes a stable positive electrode plate (or negative electrode plate) and current collector plate and has a current collecting structure suitable for large current discharge, and requires, for example, high output. The present invention can be applied to driving batteries for electric tools and electric vehicles, large-capacity backup power supplies, power storage battery batteries, and the like.
１ 正極板
１ａ 正極板端部（正極合剤未塗工部）
１ｂ 正極合剤塗工部
２ 負極板
２ａ 負極板端部（負極合剤未塗工部）
２ｂ 負極合剤塗工部
３ 多孔質絶縁層
４ 電極群
９ 接合部
１０ 正極集電板
１１ 負極集電板
１２ 突出部
１２ａ 間隙部
１３ 電池容器
１５ 正極リード
１６ 封口板
１７ ガスケット
２０ 貫通孔
1
1b Positive electrode mixture coated
2b Negative electrode
Claims (27)
少なくとも一方の極性の前記極板の端部が、前記多孔質絶縁層から突出した状態で、前記正極板及び前記負極板が前記多孔質絶縁層を介して配置された電極群を用意する工程（ａ）と、
一の主面に、内側に間隙部を有する突出部が形成された集電板を用意する工程（ｂ）と、
前記多孔質絶縁層から突出した前記極板の端部を、前記集電板の他の主面に当接する工程（ｃ）と、
前記突出部を局所的に加熱することによって、前記極板の端部と前記集電板とを接合する工程（ｄ）とを有し、
前記工程（ｄ）において、前記極板の端部は、前記突出部が溶融して生成された溶融部材によって前記集電板に溶接されることを特徴とする、二次電池の製造方法。 A method for producing a secondary battery comprising an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed via a porous insulating layer,
A step of preparing an electrode group in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged via the porous insulating layer in a state where an end of the electrode plate of at least one polarity protrudes from the porous insulating layer ( a) and
A step (b) of preparing a current collector plate having a protruding portion having a gap on the inside on one main surface;
A step (c) of contacting an end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer with another main surface of the current collector plate;
(D) joining the end of the electrode plate and the current collector plate by locally heating the protruding portion;
In the step (d), the end portion of the electrode plate is welded to the current collector plate by a molten member generated by melting the protruding portion.
前記正極集電体または前記負極集電体の厚みは、２０μｍ以下である、請求項１に記載の二次電池の製造方法。 The positive electrode plate and the negative electrode plate are each formed by applying a positive electrode active material or a negative electrode active material to a positive electrode current collector or a negative electrode current collector,
The method for producing a secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode current collector or the negative electrode current collector has a thickness of 20 μm or less.
少なくとも一方の極性の極板の端部が、前記多孔質絶縁層から突出した状態で、前記正極板及び前記負極板が前記多孔質絶縁層を介して配置された電極群を用意する工程（ａ）と、
複数の貫通孔が形成された集電板を用意する工程（ｂ）と、
前記多孔質絶縁層から突出した前記極板の端部を、前記集電板の他の主面に当接する工程（ｃ）と、
前記貫通孔に溶融金属を流入することによって、前記極板の端部と前記集電板とを接合する工程（ｄ）とを有し、
前記工程（ｄ）において、前記極板端部は、前記貫通孔を通り前記極板端部に導かれた前記溶融金属によって前記集電板に溶接されることを特徴とする、二次電池の製造方法。 A method for producing a secondary battery comprising an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed via a porous insulating layer,
A step of preparing an electrode group in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged via the porous insulating layer in a state in which an end of at least one polar electrode plate protrudes from the porous insulating layer (a )When,
A step (b) of preparing a current collector plate in which a plurality of through holes are formed;
A step (c) of contacting an end portion of the electrode plate protruding from the porous insulating layer with another main surface of the current collector plate;
A step (d) of joining the end portion of the electrode plate and the current collector plate by flowing molten metal into the through-hole,
In the step (d), the end of the electrode plate is welded to the current collector plate by the molten metal guided to the end of the electrode plate through the through hole. Production method.
少なくとも一方の極性の前記極板の端部が、前記多孔質絶縁層から突出し、該突出した極板の端部が、集電板の一の主面に当接した状態で、該集電板に接合されており、
前記極板端部は、前記集電板の他の主面に形成された突出部が溶融して生成された溶融部材が、前記突出部の内側に設けられた間隙部を通り前記極板端部に導かれて、前記集電板に溶接されていることを特徴とする、二次電池。 A secondary battery comprising an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed via a porous insulating layer,
An end of the electrode plate having at least one polarity protrudes from the porous insulating layer, and the end of the protruding electrode plate is in contact with one main surface of the current collector plate. Are joined to
The electrode plate end portion is formed by melting a protruding portion formed on the other main surface of the current collector plate through a gap provided inside the protrusion portion. A secondary battery, wherein the secondary battery is guided to a portion and welded to the current collector plate.
前記極板端部の接合部は、前記集電板の一の主面内において、放射状の部位に形成されている、請求項２３に記載の二次電池。 The electrode group has a configuration in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound through the porous insulating layer,
24. The secondary battery according to claim 23, wherein the joint portion of the electrode plate end portion is formed in a radial portion within one main surface of the current collector plate.
前記極板端部の接合部は、前記集電板の一の主面内において、前記正極板及び前記負極板の積層方向に平行な部位に形成されている、請求項２３に記載の二次電池。 The electrode group has a configuration in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via the porous insulating layer,
The secondary part according to claim 23, wherein the joint portion of the end portion of the electrode plate is formed in a portion parallel to a stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate within one main surface of the current collector plate. battery.
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008293681A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Lithium-ion secondary battery |
| WO2009057242A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Panasonic Corporation | Secondary battery |
| WO2009096160A1 (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Panasonic Corporation | Secondary cell collector terminal board, secondary cell, and secondary cell manufacturing method |
| WO2010023869A1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | パナソニック株式会社 | Method for manufacturing secondary battery and secondary battery |
| US20100247991A1 (en) * | 2008-06-17 | 2010-09-30 | Takashi Hosokawa | Battery and method for producing the same |
| KR20160026771A (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Secondary-battery collector terminal and manufacturing method of secondary battery |
| JP2017143063A (en) * | 2011-08-31 | 2017-08-17 | 株式会社Ｇｓユアサ | Electricity storage element and method of manufacturing electricity storage element |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075322A (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Yuasa Corp | Sealed battery |
| JP2004119330A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Secondary battery and its manufacturing method |
| JP2006351376A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Toyota Motor Corp | Battery and its manufacturing method |
-
2007
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075322A (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Yuasa Corp | Sealed battery |
| JP2004119330A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Secondary battery and its manufacturing method |
| JP2006351376A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Toyota Motor Corp | Battery and its manufacturing method |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293681A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Lithium-ion secondary battery |
| WO2009057242A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Panasonic Corporation | Secondary battery |
| WO2009096160A1 (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Panasonic Corporation | Secondary cell collector terminal board, secondary cell, and secondary cell manufacturing method |
| US20100247991A1 (en) * | 2008-06-17 | 2010-09-30 | Takashi Hosokawa | Battery and method for producing the same |
| CN101861668A (en) * | 2008-06-17 | 2010-10-13 | 松下电器产业株式会社 | Battery and method for manufacturing same |
| US8337572B2 (en) * | 2008-06-17 | 2012-12-25 | Panasonic Corporation | Battery and method for producing the same |
| WO2010023869A1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | パナソニック株式会社 | Method for manufacturing secondary battery and secondary battery |
| JP2010108916A (en) * | 2008-08-25 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | Method for manufacturing secondary battery, and secondary battery |
| CN102124592A (en) * | 2008-08-25 | 2011-07-13 | 松下电器产业株式会社 | Method for manufacturing secondary battery and secondary battery |
| JP2017143063A (en) * | 2011-08-31 | 2017-08-17 | 株式会社Ｇｓユアサ | Electricity storage element and method of manufacturing electricity storage element |
| KR20160026771A (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Secondary-battery collector terminal and manufacturing method of secondary battery |
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